Question

【题目】如图1是水果自动筛选装置，它能将质量小于一定标准的水果自动剔除，其原理如下：传送带上的水果经过检测点时，使压敏电阻R的阻值发生变化，AB间的电压也随之发生改变，当UAB＜3V时，机械装置启动，将质量不达标的小水果推出传送带，实现自动筛选功能．已知：电源电压为12V，R0=20Ω，压敏电阻R的阻值随压力变化关系如图2所示．
求：
（1）当检测点上没有水果时，电路中的电流是多大？
（2）该装置能够剔除质量小于多少千克的水果？
（3）不同等级的水果筛选的质量标准是不同的．请你对电路进行改进，使该装置能够方便地改设不同的筛选标准．

Answer 1

【答案】
（1）解：由图2可知，当检测点上没有水果时，R1=100Ω，

∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，

∴根据欧姆定律可得，此时电路中的电流：

I= = =0.1A；

（2）解：当U0=3V时，电路中的电流：

I1=I0= = =0.15A，

∵串联电路中总电压等于各分电压之和，

∴压敏电阻两端的电压：

U1=U﹣U0=12V﹣3V=9V，

压敏电阻的阻值：

R1= = =60Ω，

查图表得F=G=1N，

由G=mg可得，水果的质量：

m= = =0.1kg，

所以该装置能够剔除质量小于0.1kg的水果；

（3）解：将R0改为可调电阻，如滑动变阻器、电阻箱，也可将变阻器与电流表串联连入电路，方便调节时观测．
【解析】（1）由图2可知，当检测点上没有水果时压敏电阻的阻值，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流；（2）根据欧姆定律求出当UAB=3V时电路中的电流，利用串联电路的电压特点求出R两端的电压，利用欧姆定律求出R的阻值，由图2得出对应水果的压力，水平面上水果的重力和压力相等，根据G=mg求出对应水果的质量即可得出答案；（3）可以从电路的组装和器材的选择等方面提出改进的方法．
【考点精析】通过灵活运用欧姆定律及其应用和电阻的串联，掌握欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）；电阻的串联有以下几个特点：（指R1，R2串联） 1、电流：I=I1=I2（串联电路中各处的电流相等） 2、电压：U=U1+U2（总电压等于各处电压之和） 3、 电阻：R=R1+R2（总电阻等于各电阻之和）如果n个阻值相同的电阻串联，则有R总=nR 4、分压作用：U1:U2=R1:R2即可以解答此题．